Thiết kế thi công máy trộn sơn tự động

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ TP HỒ CHÍ MINH ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP ĐỀ TÀI : THIẾT KẾ, THI CÔNG MÁY TRỘN SƠN TỰ ĐỘNG Ngành: Kỹ thuật Điều khiển – Tự Động Hóa Giảng viên hướng dẫn: TS.LÊ QUANG ĐỨC Sinh viên thực hiện: MSSV: Lớp : ĐỖ TRỌNG TÍN 1711050077 17DTDA1 PHAN VĂN SƠN 1711050284 17DTDA1 NGUYỄN ĐÌNH PHÚC 1711050070 17DTDA1 TP Hồ Chí Minh, tháng năm 2021 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO ĐẠI HỌC CƠNG NGHỆ TP HỒ CHÍ MINH ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP ĐỀ TÀI : THIẾT KẾ, THI CÔNG MÁY TRỘN SƠN TỰ ĐỘNG Ngành: Kỹ thuật Điều khiển – Tự Động Hóa Giảng viên hướng dẫn: TS.LÊ QUANG ĐỨC Sinh viên thực hiện: MSSV: Lớp : ĐỖ TRỌNG TÍN 1711050077 17DTDA1 PHAN VĂN SƠN 1711050284 17DTDA1 NGUYỄN ĐÌNH PHÚC 1711050070 17DTDA1 TP Hồ Chí Minh, tháng năm 2021 MÃ ĐỀ TÀI : 195 VIỆN KỸ THUẬT HUTECH PHIẾU GIAO NHIỆM VỤ THỰC HIỆN ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP (Mỗi sinh viên phiếu, GVHD ghi rõ tên đề tài nhiệm vụ sinh viên GVHD chuyển cho SV để nộp VP Viện.) Sinh viên thực đề tài Họ tên : Đỗ Trọng Tín Điện thoại : 0943160454 MSSV : 1711050077 Lớp: 17DTDA1 Email : tindo842@gmail.com Tên đề tài: Máy trộn sơn tự động Nhiệm vụ thực đề tài: a) Tìm hiểu thực tế • Tìm hiểu, tóm tắt quy tắc pha trộn màu sơn lập bảng tỉ lệ màu • Tìm hiểu số giải pháp cơng nghệ pha trộn sơn, tóm tắt cấu tạo, yếu tố kỹ thuật, ưu điểm nhược điểm b) Đề xuất giải pháp sử dụng đồ án tốt nghiệp • Mơ tả cấu hình giải pháp lựa chọn, thiết bị giải pháp lựa chọn • Mô tả chức điều khiển, bảo vệ, vận hành c) Thiết kế thi cơng mơ hình • Thiết kế, thi công phần cứng phần mềm máy trộn sơn • Mơ hình tối thiểu phần cứng bao gồm: - Máy trộn sơn: phận cấp lon, nắp, khối động cơ, van điện từ, van nén khí, xylanh, nguồn cấp khí, khối nguồn điện Thiết bị điều khiển: điều khiển, cảm biến, thiết bị định lượng thể tích Máy tính PC phần mềm quản lý giám sát hoạt động máy • Hệ thống có chức sau: - Lon nắp cấp hoàn toàn tự động Pha chế 70 màu Bảo đảm tỷ lệ thể tích thành phần sơn để đạt màu sơn thành phẩm theo yêu cầu đặt Sử dụng phần mềm Scada kết hợp với giao diện Web sever để lựa chọn loại màu sơn số lượng sản phẩm theo yêu cầu Khi máy chạy đủ số lượng theo yêu cầu, hệ thống báo hoàn thành kiểm tra sản phẩm thể tích, màu sắc lon Sinh viên thực (Ký ghi rõ họ tên) TP HCM, ngày 20 tháng 05 năm 2021 Giảng viên hướng dẫn (Ký ghi rõ họ tên) TS Lê Quang Đức MÃ ĐỀ TÀI : 195 VIỆN KỸ THUẬT HUTECH PHIẾU GIAO NHIỆM VỤ THỰC HIỆN ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP (Mỗi sinh viên phiếu, GVHD ghi rõ tên đề tài nhiệm vụ sinh viên GVHD chuyển cho SV để nộp VP Viện.) Sinh viên thực đề tài Họ tên : Phan Văn Sơn Điện thoại : 0522969584 MSSV : 1711050284 Lớp: 17DTDA1 Email : thanhhsonn147@gmail.com Tên đề tài: Máy trộn sơn tự động Nhiệm vụ thực đề tài: d) Tìm hiểu thực tế • Tìm hiểu, tóm tắt quy tắc pha trộn màu sơn lập bảng tỉ lệ màu • Tìm hiểu số giải pháp cơng nghệ pha trộn sơn, tóm tắt cấu tạo, yếu tố kỹ thuật, ưu điểm nhược điểm e) Đề xuất giải pháp sử dụng đồ án tốt nghiệp • Mơ tả cấu hình giải pháp lựa chọn, thiết bị giải pháp lựa chọn • Mô tả chức điều khiển, bảo vệ, vận hành f) Thiết kế thi cơng mơ hình • Thiết kế, thi công phần cứng phần mềm máy trộn sơn • Mơ hình tối thiểu phần cứng bao gồm: - Máy trộn sơn: phận cấp lon, nắp, khối động cơ, van điện từ, van nén khí, xylanh, nguồn cấp khí, khối nguồn điện Thiết bị điều khiển: điều khiển, cảm biến, thiết bị định lượng thể tích Máy tính PC phần mềm quản lý giám sát hoạt động máy • Hệ thống có chức sau: - Lon nắp cấp hoàn toàn tự động Pha chế 70 màu Bảo đảm tỷ lệ thể tích thành phần sơn để đạt màu sơn thành phẩm theo yêu cầu đặt Sử dụng phần mềm Scada kết hợp với giao diện Web sever để lựa chọn loại màu sơn số lượng sản phẩm theo yêu cầu Khi máy chạy đủ số lượng theo yêu cầu, hệ thống báo hoàn thành kiểm tra sản phẩm thể tích, màu sắc lon Sinh viên thực (Ký ghi rõ họ tên) TP HCM, ngày 20 tháng 05 năm 2021 Giảng viên hướng dẫn (Ký ghi rõ họ tên) Phan Văn Sơn TS Lê Quang Đức MÃ ĐỀ TÀI : 195 VIỆN KỸ THUẬT HUTECH PHIẾU GIAO NHIỆM VỤ THỰC HIỆN ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP (Mỗi sinh viên phiếu, GVHD ghi rõ tên đề tài nhiệm vụ sinh viên GVHD chuyển cho SV để nộp VP Viện.) Sinh viên thực đề tài Họ tên : Nguyễn Đình Phúc Điện thoại : 0386650529 MSSV : 1711050070 Lớp: 17DTDA1 Email : lewisnguyen@gmail.com Tên đề tài: Máy trộn sơn tự động Nhiệm vụ thực đề tài: g) Tìm hiểu thực tế • Tìm hiểu, tóm tắt quy tắc pha trộn màu sơn lập bảng tỉ lệ màu • Tìm hiểu số giải pháp cơng nghệ pha trộn sơn, tóm tắt cấu tạo, yếu tố kỹ thuật, ưu điểm nhược điểm h) Đề xuất giải pháp sử dụng đồ án tốt nghiệp • Mơ tả cấu hình giải pháp lựa chọn, thiết bị giải pháp lựa chọn • Mơ tả chức điều khiển, bảo vệ, vận hành i) Thiết kế thi cơng mơ hình • Thiết kế, thi cơng phần cứng phần mềm máy trộn sơn • Mơ hình tối thiểu phần cứng bao gồm: - Máy trộn sơn: phận cấp lon, nắp, khối động cơ, van điện từ, van nén khí, xylanh, nguồn cấp khí, khối nguồn điện Thiết bị điều khiển: điều khiển, cảm biến, thiết bị định lượng thể tích Máy tính PC phần mềm quản lý giám sát hoạt động máy • Hệ thống có chức sau: - Lon nắp cấp hoàn toàn tự động Pha chế 70 màu Bảo đảm tỷ lệ thể tích thành phần sơn để đạt màu sơn thành phẩm theo yêu cầu đặt Sử dụng phần mềm Scada kết hợp với giao diện Web sever để lựa chọn loại màu sơn số lượng sản phẩm theo yêu cầu Khi máy chạy đủ số lượng theo yêu cầu, hệ thống báo hồn thành kiểm tra sản phẩm thể tích, màu sắc lon Sinh viên thực (Ký ghi rõ họ tên) TP HCM, ngày 20 tháng 05 năm 2021 Giảng viên hướng dẫn (Ký ghi rõ họ tên) TS Lê Quang Đức TRƯỜNG ĐH Cơng Nghệ TP HCM CỘNG HỊA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA KHOA ĐIỀU KHIỂN VÀ TỰ ĐỘNG VIỆT NAM HÓA ĐỘC LẬP - TỰ DO - HẠNH PHÚC o0o -Tp HCM, ngày 04 tháng 09 năm 2021 LỜI CAM ĐOAN Chúng xin cam đoan đề tài: “Thiết Kế, Thi Công Hệ Thống Máy Pha Trộn Sơn Tự Động ” cơng trình nghiên cứu hướng dẫn TS Lê Quang Đức Các số liệu, kết nêu luận văn trung thực chưa cơng bố cơng trình khác Người thực đề tài Đỗ Trọng Tín Phan Văn Sơn Nguyễn Đình Phúc I Báo cáo đồ án tốt nghiệp GVHD: TS Lê Quang Đức nguồn chuyên dụng biến đổi từ xoay chiều thành chiều nguồn lấy từ pin Vi điều khiển ATmega328 họ 8bit Điện áp hoạt động 5V DC (chỉ cấp qua cổng USB) Tần số hoạt động 16 MHz Dòng tiêu thụ khoảng 30mA Điện áp vào khuyên dùng 7-12V DC Điện áp vào giới hạn 6-20V DC Số chân Digital I/O 14 (6 chân hardware PWM) Số chân Analog (độ phân giải 10bit) Dòng tối đa chân I/O 30 mA Dòng tối đa (5V) 500 mA Dòng tối đa (3.3V) 50 mA Bộ nhớ flash 32 KB (ATmega328) với 0.5KB dùng bootloader SRAM KB (ATmega328) EEPROM KB (ATmega328) Bảng 4.2: Thông số kỹ thuật Ardunio UNO R3 42 Báo cáo đồ án tốt nghiệp GVHD: TS Lê Quang Đức Ethernet W5100 Arduino ❖ Tên thiết bị: SHIELD ETHERNET W5100 ARDUINO ❖ Thương hiệu: Arduino ❖ Mục đích: Thực truyền liệu từ arduino qua PLC S7-1200 hãng Simens thông qua giao thức modbus TCP/IP ❖ Tính năng: Shiel Ethernet W5100 Arduino có IC điều khiển W5100 thực truyền liệu thơng qua giao thức TCP UDP Số đường truyền liệu song song tối đa ❖ Thơng số kỹ thuật: ­ Để sử dụng phải có board mạch Arduino kèm ­ Hoạt động điện áp 5V (được cấp từ mạch Arduino) ­ Chip Ethernet: W5100 với buffer nội 16KB ­ Tốc độ kết nối: 10/100Mb ­ Kết nối với mạch Arduino qua cổng SPI Thiết bị chuyển mạch mở rộng hệ thống mạng ❖ Tên thiết bị: Switch port Tenda 100m ❖ Thương hiệu: Tenda ❖ Mục đích: cho phép thiết bị kết nối với qua mạng Ethernet ❖ Thông số kĩ thuật: ­ Màu: trắng ­ Tốc độ kết nối: 100Mbps ­ Số cổng ethernet: cổng ­ Kích thước: 13.09 x 15.9 ­ Trọng lượng: 0.17kg ­ Chuẩn giao tiếp: IEEE 802.3, IEEE 802.3u, IEEE 802.3x ­ Phương pháp truyền dẫn (Transmission Method): Store-and-Forward ­ Giao thức bảo mật: CSMA/CD ­ Giao thức Routing/Firewall: TCP / IP 43 Báo cáo đồ án tốt nghiệp CHƯƠNG 5: GVHD: TS Lê Quang Đức THIẾT KẾ MÔ PHỎNG VÀ KẾT QUẢ THỰC HIỆN Kết giao diện SCADA ❖ Giao diện Log in Hình 5.1: Màn hình trang chủ Hình 5.2: Giao diện đăng nhập Sử dụng tính User Administration WINCC Professional nhằm thiết lập bảo vệ truy cập cho liệu chức chế độ Runtime 44 Báo cáo đồ án tốt nghiệp GVHD: TS Lê Quang Đức Thao tác giao diện: ­ Log in: đăng nhập vào hệ thống Có quyền đăng nhập vào hệ thống: + Quyền ADMIN: có tất quyền bao gồm chọn màu sơn, số lượng, điều khiển nút nhấn sử dụng chức thêm mã màu + Quyền User: thực chức thêm màu ­ Activated: khóa chức chưa đăng nhập kích hoạt chức sau đăng nhập ­ Color: chuyển đến giao diện chọn màu sơn số lượng ­ Data: chuyển đến giao diện liệu màu ­ 5Exit: Thốt khỏi chế độ Runtime Hình 5.3: Đăng nhập với quyền ADMIN ❖ Giao diện chọn màu số lượng sản phẩm: Giao diện cung cấp cho người dùng bảng màu với 73 màu sắc có tỉ lệ pha trộn khác Nhấn chọn vào màu bảng màu hiển thị tỉ lệ pha màu bảng setting, nhập vào số lượng lon, nhấn Confirm, sau chuyển đến giao diện vận hành 45 Báo cáo đồ án tốt nghiệp GVHD: TS Lê Quang Đức Hình 5.4: Giao diện chọn màu số lượng cho sản phẩm Thao tác giao diện: ­ Chọn 73 màu có bảng màu ­ Nhập số lượng lon vào ô Quantity + Nếu số lượng nhập vào 0, có thơng báo u cầu nhập lại + Nếu số lượng lớn 0, có thơng báo xác nhận lần cuối tự động chuyển đến giao diện vận hành ­ Data: chuyển đến giao diện màu ­ Operation: chuyển đến giao diện vận hành Hình 5.5: Thơng báo xác nhận số lượng 46 Báo cáo đồ án tốt nghiệp GVHD: TS Lê Quang Đức ❖ Giao diện bảng liệu màu Hình 5.6: Giao diện liệu màu Giao diện thể tỉ lệ phần trăm màu đỏ, vàng, xanh dương trắng mã màu sử dụng mơ hình Có thể thêm màu với tỉ lệ mới, yêu cầu tổng bốn tỉ lệ bốn màu phải 100%, không hiển thị cảnh báo Màu hiển thị bảng Setting giao diện chọn màu Thao tác giao diện: ­ Chọn New để thêm vào mã màu ­ Nhập vào tỉ lệ mong muốn ­ Nhấn Add để thêm vào bảng Nếu tỉ lệ sai hiển thị hộp thoại cảnh báo ­ Nhấn Clear để xóa màu vừa thêm vào ❖ Giao diện SCADA mô Đây giao diện SCADA giám sát quy trình hệ thống đồng thời cịn có chức hiển thị mô hoạt động hệ thống 47 Báo cáo đồ án tốt nghiệp GVHD: TS Lê Quang Đức Hình 5.8: Giao diện mơ SCADA Hình 5.7: Giao diện hệ thống hoạt động ­ Trong q trình hệ thống hoạt động có bảng Control Panel nút nhấn điều khiển : + Nhấn nút START để hệ thống bắt đầu làm việc cách 48 Báo cáo đồ án tốt nghiệp GVHD: TS Lê Quang Đức + Nhấn nút PAUSE, hệ thống chạy hết khâu dừng Nhấn nút RESUME để hệ thống tiếp tục hoạt động + Nhấn nút STOP, hệ thống không cấp lon Xử lý hết lon sơn lại băng tải dừng ­ STATUS : Thể trạng thái đền Progress, Stop, Pause, EMO Hình 5.9: Bảng hiển thị trạng thái số lượng sản phẩm ­ Trong hệ thống hoạt động, bảng hiển thị trạng thái sản phẩm (Progress) : • ID mã màu sơn sản xuất • Setting số lượng lon sơn nhập • Current Con số lon sơn băng tải • Current số lon sơn hồn thành Hình 5.10: Ơ hiển thị thể tích sơn bể VOLUME TANK: Thể thích sơn bể, chế độ mô thể tích bể màu 1000 49 Báo cáo đồ án tốt nghiệp GVHD: TS Lê Quang Đức Hình 5.11: Giao diện thơng báo hồn thành ­ Color ID mã màu chọn ­ Quantity số lon chiết rót trộn sơn hồn thành Hình 5.12: Giao diện thông báo lỗi Nhấn nút EMO_STOP, reset tất cấu chấp hành, tiến hành khắc phục lỗi có Khi muốn hoạt động lại, cần reset nút EMO_STOP trạng thái ban đầu thực lại phần cài đặt chọn ID mã sơn số lượng lon 50 Báo cáo đồ án tốt nghiệp GVHD: TS Lê Quang Đức Khi pha đủ số lượng lon u cầu Buzzer_Done hoạt động, có hình thơng báo SCADA Thông tin ID màu sơn, số lượng lon, thời gian hoàn thành, thời gian thực gửi lưu trữ sở liệu SQL Kết sở liệu SQL Cơ sở liệu gồm bảng chính: ­ Bảng lưu lại trình sản xuất sơn: gồm ID màu sơn, số lượng lon yêu cầu, thời gian pha sơn, tổng thời gian thực ­ Bảng lưu trữ thể tích bể: gồm thể tích bể sơn đỏ, thể tích bể sơn đỏ, thể tích bể sơn xanh, thể tích bể sơn vàng thời gian cập nhật Hình 5.13: Database lưu trữ trình sản xuất phần mềm SQL server Bảng 5.1: Bảng liệu thông tin sản phẩm sản xuất 51 Báo cáo đồ án tốt nghiệp GVHD: TS Lê Quang Đức Bảng 5.4: Bảng liệu thơng tin thể tích bể màu Bảng 5.2: Kết lưu trữ liệu sản phẩm hoàn thành Bảng 5.3: Kết lưu trữ liệu bảng thể tích SQL Sever 52 Báo cáo đồ án tốt nghiệp GVHD: TS Lê Quang Đức Kết pha sơn đánh giá • Cơng suất sản xuất thực nghiệm lon vịng 298s (chế độ mơ phỏng) Vậy dự kiến vịng sản xuất khoảng 60 lon chế độ mơ • Hệ thống chạy liên tục tăng suất so với hệ thống trước • Khi chọn mã màu, màu sắc thể tích đồng lon Những công việc làm Sau thời gian tìm hiểu nghiên cứu, nhóm em hồn thành cơng việc : • Về phần lý thuyết : ­ Hiểu lý tổng quan thành phần cấu tạo màu sơn phân loại loại sơn phổ biến ­ Hiểu vận hành hệ thống sản xuất sơn quy trình pha màu sơn nhà máy sơn ­ Hiểu mục địch, tính thiết bị sử dụng mơ hình, tính tốn lựa chọn thiết bị phù hợp cho dây chuyền sản xuất • Về phần chương trình điều khiển : ­ Hiểu đặc điểm, cách thực chương trình điều khiển PLC, tập lệnh lập trình ­ Chương trình điều khiển PLC hoạt động ổn định, xác, xử lý hầu hết lỗi xảy ­ Tạo lập giao diện điều khiển giám sát SCADA trực quan dễ dàng vận hành, lưu trữ, thu thập liệu vào sở liệu SQL xuất báo cáo trình sản xuất local web ­ Biết bước để thực giao tiếp vi điều khiển Arduino với PLC thông qua chuẩn Modbus TCP/ IP ­ Biết cách thiết kế trang webserver điều khiển giám sát hoạt động PLC từ xa thơng qua trình duyệt web 53 Báo cáo đồ án tốt nghiệp 5 GVHD: TS Lê Quang Đức Những mặt hạn chế ­ Bộ phận cấp lon cấp nắp chưa chứa nhiều lon nắp ­ Chưa có khâu đóng thành thùng , dán nhãn mã vạch ­ Màu pha sản phẩm mang tính xác tương đối dựa vào thị giác độ xác cảm biến lưu lượng 54 Báo cáo đồ án tốt nghiệp CHƯƠNG 6: GVHD: TS Lê Quang Đức ĐÁNH GIÁ KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN Kết luận Trong trình thực đồ án tốt nghiệp nhóm em học thêm nhiều kiến thức mới, tích lũy thêm vốn kiến thức cho thân từ Thầy Cô, Bạn Bè, Sách Vở, Internet,…Tích lũy thêm việc làm thực tế, kĩ làm việc nhóm phát triển Hơn hết làm cố gắng tìm biện pháp để phục vụ sống phát triển Hướng phát triển ­ Mở rộng dây chuyền để pha loại sơn có dung tích lớn ­ Phát triển thêm khâu dán nhãn khắc nhãn, mã vạch, ngày sản xuất laser, khâu đóng thùng sản phẩm ­ Điều khiển giám sát hoạt động PLC từ xa thông qua Internet 55 Báo cáo đồ án tốt nghiệp GVHD: TS Lê Quang Đức TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] S7-1200 Programmable controller - System Manual – SIEMENS [2] Datasheet SIMATIC S7 - 1200, CPU 1212C 6ES7212-1AE40-0XB0 [3] Datasheet SIMATIC S7-1200, DIGITAL I/O SM 1223, 8DI / 8DO, 8DI DC 24V (6ES7223-1BH32-0XB0) [4] Datasheet SIMATIC S7-1200, DIGITAL OUTPUT SM 1222, 16 DO, RELAY 2A (6ES7222-1HH30-0XB0) [5] https://standyland.com/tu-van/cach-pha-mau-trong-in-an.html 56